研究了15%Yb, 20%Na∶CaF2-SrF2混晶(Yb,Na∶CaF2-SrF2, CaF2∶SrF2=1∶1)的近红外光谱和激光参数特性。研究显示, Yb,Na∶CaF2-SrF2混晶在974 nm处吸收带宽为22 nm, 吸收系数为13.09 cm-1, 吸收截面为0.31×10-20 cm2。Yb3+离子在CaF2-SrF2基质中主发射峰中心波长位于1 010 nm, 肩峰中心波长位于1 036 nm, 发射带宽为56 nm, 在2F5/2→2F7/2能级之间跃迁对应的荧光寿命为228 μs。采用激发波长980 nm时, 1 010 nm处发射截面为6.52×10-20 cm2、1 036 nm处发射截面为4.11×10-20 cm2, 分别是915 nm激发时的1.49倍与1.68倍; 实现激光输出波长1 036 nm处达到布居反转时所需要激发的激活粒子数的最小分数βmin为0.34%, 在零声子线974 nm处的饱和泵浦功率密度Isat为290.58 kW·cm-2。上述结果表明, Yb,Na∶CaF2-SrF2混晶在近红外波段高能量激光系统中具有潜在应用前景。

为了研究光通信中发射端在不同脉冲位置调制(PPM)阶数下脉冲信号平均发射功率变化的问题, 基于掺镱光纤放大器理论分析模型, 采用两级放大系统, 通过优化增益光纤长度对不同调制阶数下的光发射系统平均输出功率特性进行了仿真研究。仿真结果表明: 在泵浦功率限制下, 不同调制阶数下的最优增益光纤长度会受泵浦功率的影响而变化, 随着调制阶数增大, 最优增益光纤长度也增大, 但对平均输出功率的影响较小; 当固定光发射系统硬件条件不变时, 不同调制阶数下的信号平均输出功率不相等, 128PPM的平均发射功率只有4PPM的51%左右, 发射功率损失近3 dB。

2 μm激光应用于激光雷达探测等领域, 对于波长的要求比较精确, 研究了激光器结构参数对准三能级Tm:YAG激光器输出波长的精细调控技术。基于侧面泵浦激光器泵浦阈值的理论模型, 通过对不同谱线的泵浦阈值进行数值模拟, 研究结果表明: 通过改变晶体温度、激光介质长度、输出耦合率等途径可实现激光器的输出波长在2.0~2.1 μm的光谱区内的精细调控。

单频光纤激光器是光纤通信中最具前途的一种光源, 在光纤传感、激光雷达和激光测距等方面具有重要的应用, 而相位噪声是衡量其性能的关键指标之一。采用示波器和动态信号分析仪方法对单频光纤激光器的相位噪声进行测量。利用功率谱、积分谱对不同泵浦源功率、种子源功率和波长的光纤激光器的相位噪声进行定性分析, 结果表明: 泵浦功率越大, 低频相位噪声所占比重越大; 而对于不同种子源功率, 相位噪声在测试频段的比例基本处于同一水平; 对于测试的不同种子的波长, 相位噪声高频段所占比例不同, 其中种子波长为1 560.48 nm比例最大。

在光纤纤芯中掺入适量GeO2有利于增加纤芯非线性折射率, 提高光纤的非线性系数。利用有限元法设计了一种带宽为1.45 μm的宽反常色散掺杂光子晶体光纤, 其光纤可以利用低泵浦功率产生任意波长的光孤子。分析结果显示, 当脉冲脉宽TFWHM取300 fs时, 产生基阶光孤子需要的最高平均泵浦功率为0.001 695 W, 而产生五阶光孤子需要的最高平均泵浦功率仅0.042 38 W。

利用准三能级理论，建立了端面泵浦Ho∶YAG激光器阈值理论模型，推导出Ho激光阈值泵浦功率表达式，并分析了阈值泵浦功率与介质吸收效率、输出镜透过率的关系.结果表明：Ho∶YAG激光器属于低阈值激光器，合理选择激光器参量，采用1 907 nm泵浦或1 930 nm“翼泵浦”方式，可使Ho激光阈值泵浦功率处于毫瓦级水平；选择合适透过率的输出耦合镜，可实现Ho∶YAG激光输出波长在2 092 nm和2 124 nm之间转换.

为了研究抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响, 基于已有的耦合方程, 采用数值仿真方法, 分析了不同抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率的影响。结果表明, 双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率特性均介于同向和反向抽运光纤喇曼放大器之间, 并且随着同向抽运功率在抽运总功率中所占比例的升高, 增益、增益饱和功率和抽运功率转换效率的数值增加; 大信号、抽运功率较大时, 抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响显著。这对双向抽运光纤喇曼放大器和光纤激光研究具有一定的参考价值。

利用溶胶—凝胶方法制备了Er3+和Yb3+共掺杂的Y2O3纳米荧光粉。 采用Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2绿色上转换荧光强度比的方法, 研究了由980 nm二极管激光器泵浦所导致的荧光粉样品表面温升现象。 结果表明, 随着泵浦功率的增加, 样品表面温度大幅度上升, 当功率达到1 000 mW时, 样品表面的温度达到820 K。 该现象对分析稀土离子上转换过程中所出现的功率饱和现象起着重要的作用, 并且在高温传感材料、 医学生物细胞烧孔方面有着广阔应用前景。

为了改进传统掺铒光纤超荧光光源的输出稳定性，提出基于掺铒光子晶体光纤的超荧光光源。构建了单程后向结构掺铒光子晶体光纤超荧光光源，研究了这种新型光源的输出特性。分析了掺铒光子晶平均波长体光纤长度和抽运功率对光源输出功率、光谱谱宽和平均波长的影响。结果表明，通过优化选取光纤长度28 m和抽运功率220 mW，获得了单程后向结构超荧光光源输出如下：输出功率45.74 mW、光光转换效率20.79 %、谱宽31.5 nm和平均波长1548.003 nm。该实验结果为进一步研究掺铒光子晶体光纤超荧光光源在不同环境下的稳定性奠定了基础。

提出了一种新型的光纤激光器量子点光纤激光器（QDFL）。以CdSe/ZnS量子点作为激活增益介质，基于实验观测到的量子点的吸收和发射谱，建立了二能级系统的粒子数速率方程和光功率传播方程，并进行数值求解。应用遗传算法，以激光输出功率为目标函数，优化得到了QDFL的最佳掺杂浓度、光纤长度、出射镜反射率和抽运光波长。与传统的掺钕光纤激光器相比，QDFL掺杂的饱和浓度较低、光纤的饱和长度较短、抽运效率更高。当抽运功率为2 W时，模拟计算得到的激光输出功率可达1.5 W。通过多粒度掺杂，单波长的QDFL可发展为一种新型的多波长激光器。